水聲傳感器-執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)中區(qū)域覆蓋與目標(biāo)監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、隨著世界各國(guó)對(duì)發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)和海洋區(qū)域監(jiān)控的日益重視，水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)（Underwater Acoustic Sensor Networks,UASN）的研究越來(lái)越受重視，而構(gòu)建一種具有低成本、高可靠性的水聲傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)（Underwater Acoustic Sensor and Actor Networks,UASANs）成為可能?？紤]水下環(huán)境復(fù)雜、通信連通性弱及目標(biāo)易入侵的特點(diǎn)，本文主要對(duì)UASANs的區(qū)域覆蓋及目標(biāo)監(jiān)測(cè)問(wèn)題進(jìn)

2、行研究，通過(guò)設(shè)計(jì)低成本高效率的部署策略，更好的提高水下網(wǎng)絡(luò)的通信連通性、覆蓋率及安全性。具體研究工作如下：
　?。?）針對(duì)水下網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)、通信連通性弱及覆蓋效果差的問(wèn)題，提出了基于最小加權(quán)剛性動(dòng)態(tài)覆蓋策略。文中引入拉格朗日流函數(shù)模型模擬水流運(yùn)動(dòng)，基于最優(yōu)剛性圖配合移動(dòng)執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)對(duì)UASANs結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)覆蓋部署及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，使得網(wǎng)絡(luò)中的通信鏈路數(shù)目顯著減少、降低了網(wǎng)絡(luò)的通信消耗。
　?。?）針對(duì)二維水面稀疏廣闊通信能力弱、目標(biāo)

3、易滲透及監(jiān)測(cè)概率低的問(wèn)題，提出了基于虛擬晶格的水聲傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同巡邏監(jiān)測(cè)算法。首先給出水面入侵檢測(cè)概率的概念，并采用Weibull（韋伯）分布描述入侵者到來(lái)隨時(shí)間變化的關(guān)系，基于虛擬晶格構(gòu)建了簡(jiǎn)單的VLMP弱柵欄覆蓋算法。進(jìn)而以最小加權(quán)剛性圖為工具配合執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)了協(xié)同傳感器監(jiān)測(cè)部署。最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了本文算法的有效性。
　?。?）考慮到三維水下環(huán)境惡劣、入侵目標(biāo)外形多樣化且目標(biāo)入侵方式和方向難以確定的情形，提出了基于虛擬